TECNOLOGA DEL CONCRETO PILAR DE UN PUENTE

UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO

FACULTAD DE INGENIERA CIVIL, SISTEMAS Y ARQUITECTURA

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERA CIVILTECNOLOGA DEL CONCRETOINFORME N01

DOCENTE:ING. CARLOS MONDRAGN CASTAEDA

TEMA: INFORME PRELIMINAR DE PILAR DE UN PUENTE GRUPO N 04

N.ALUMNOEMAILFIRMA

1ARVALO MONTENEGRO HERNNhernan_02@live.com

2CIEZA IRIGOIN LUIS ERNESTOluizz_28@hotmail.com

3HERRERA DAZ PERCY OMARpercy050793@hotmail.com

4LOZANO ALARCN ROBERTO

5VEGA MARLO ALEX ENDERalexvega30@gmail.com

LAMBAYEQUE, Enero Del 2014

NDICE

INTRODUCCIN 3OBJETIVOS. 4PUENTE DE REQUE. 5I. ANTECEDENTES. 5II. INFORMACIN DISPONIBLE 7III. DESCRIPCIN DE LAS CONDICIONES DE USO Y MEDIOAMBIENTALES DE LA ESTRUCTURA.. 9IV. ANLISIS DE PROBLEMA 12CONCLUSIONES.. 14PLAN DE ACTUACIN. 15I. ENSAYOS NECESARIOS.. 15II. JUSTIFICACIN DE ALGUNAS CARACTERSTICAS DE LOS MATERIALES A USAR. 17ANEXOS 18

INTRODUCCION Con el presente informe preliminar se expondrn las caractersticas, la ubicacin, condiciones de uso y medioambientales en las cuales est enmarcado nuestro tema: pilar del puente Reque, mismas que sern analizadas para ofrecer unas conclusiones que contemplarn la seleccin de materiales as como los ensayos necesarios entre otros que garanticen un concreto resistente, durable, trabajable y finalmente como otro objetivo del curso, que sea translucido, para ello la seleccin de materiales implicar una bsqueda acorde con las materias primas que hay en nuestra regin. Como bien sabemos, actualmente, el concreto es el material de construccin ms empleado en nuestro pas, y si bien es cierto, la calidad final del concreto depende de las propiedades fsicas y mecnicas de los materiales empleados y de la capacidad del ingeniero a cargo, no podemos negar que el estudio del concreto es muy amplio y precisa un anlisis detallado de cada uno de sus componentes y tcnicas de uso, lo cual nos seala que un escaso conocimiento de este material conlleva a errores graves debido a la magnitud que representa en la construccin y a las posibilidades de empleo que son cada da mayores.Por tal motivo, entendemos que disear y producir concreto no es una tarea fcil, sino un estudio constante de todos los profesionales y estudiantes que, inmersos en este compromiso noble de satisfacer necesidades, se preocupan de poder encontrar el mejor uso a un material que se diferencia de ser bueno o malo no por los materiales que se empleen en l sino por el uso correcto que se les d.

OBJETIVOS

Objetivo general

1. Elaborar un concreto translucido con las caractersticas que se requiere para un diseo de mezcla con propiedades que den mayor solidez en la estructura en nuestro caso un pilar de un puente, empleando agregados del departamento.

Objetivos especficos:

1. Definir y analizar las condiciones de uso y medioambientales en las que se sita el puente de Reque.

1. Interpretar la informacin disponible.

1. Motivar la investigacin y el trabajo en equipo.

1. Conocer las caractersticas de los materiales posibles a emplearse.

1. Seleccionar la cantera ms factible.

1. Considerar los problemas que ocasiona el flujo en la estructura.

PUENTE DE REQUE

I. ANTECEDENTES1. INTRODUCCIN

Por efecto del FENOMENO DEL NIO en el ao de 1998, se produjo el colapso del puente de Reque antiguo (asentamiento de los pilares y cada de la superestructura), la cual estaba formada por 3 estructuras metlicas reticuladas tipo MAN de 33 mts. Cada una, de doble va y apoyada sobre estribos de concreto armado cimentados sobre pilotes.El mismo ao, la ex direccin de Puentes de la Direccin General de Caminos proyect la construccin de un puente provisional en el mismo eje, constituido por dos tramos de 50 mts en base a estructuras reticuladas tipo SIMA con tablero metlico; para la subestructura empleo los estribos existente del puente colapsado y se construy u pilar centra de concreto armado cimentado sobre los pilotes tipo Franki a una profundidad de 26 metros con respecto al fondo del cauce. Dicho puente provisional fue construido por el ex Sistema Nacional de Mantenimiento de Carreteras (SINMAC).En el ao de 1999 se ejecut el proyecto de proteccin y reforzamiento del Puente de Reque, ampliando la zapata del pilar central central cimentndola sobre pilotes de acero rellenos con concreto armado de 13 metros de longitud.2. Qu es una PILAR?

En ingeniera y arquitectura un pilar es un elemento vertical (o ligeramente inclinado) sustentante exento de una estructura, destinado a recibir cargas verticales para transmitirlas a la cimentacin y que, a diferencia de la columna, tiene seccin poligonal.

Lo ms frecuente es que sea cuadrado o rectangular, pero puede ser tambin octogonal, aunque por priorizar su capacidad portante, se proyecta con libertad de formas.

3. UBICACIN DEL PUENTE Y CANTERASEn esta ocasin analizaremos el caso del puente de Reque.El puente est ubicado en el curso de la carretera de la panamericana norte, ruta N 001-N, Km 772+778, sobre el rio Reque, en la provincia de Chiclayo, departamento de Lambayeque.

Dentro del mbito del valle Chancay - Lambayeque, La estructura est diseada para soportar un caudal de 2.00 m3/seg, consta de dos alternativas, la primera de 40 metros de longitud y el segundo de 50m metros ambos de tipo reticulado metlico, similar a los existente y del mismo peralte entre bridas de 6.55 metros, para el aforo de las aguas extraordinarias en un Fenmeno del Nio, con un tasa de retorno de 500 aos

La cantera considerada en el presente proyecto es Tres Tomas que se encuentra ubicada en la provincia de Ferreafe.

Para realizar el proyecto debemos tener en cuenta la ubicacin de la obra y su cercana con respecto a las canteras existentes en la zona,

II. INFORMACIN DISPONIBLE

1. ASPECTOS DEL PLANEAMIENTO DE OBRAS DE CONCRETO ARMADO:PILAR DE UN PUENTE

Son numerosos los problemas que se presentan en el planeamiento de las estructuras de concreto armado, debido principalmente a la interaccin estructura-naturaleza. El planeamiento es el paso previo al diseo. El planeamiento correcto es sumamente importante para el xito del proyecto. Es difcil establecer una metodologa de planeamiento; sin embargo, se presenta a continuacin algunos temas que deben tenerse en cuenta. Los temas deben tratarse mediante un proceso de aproximaciones sucesivas. El orden en el que se les presenta a continuacin est determinado slo por razones propias de la exposicin. Su nmero puede ser bastante mayor. Como una forma de iniciacin en el tema del planeamiento de una obra de toma se considera los temas de anlisis siguientes:

a. Comportamiento hidrolgico b. Aspectos de hidrulica fluvial c. Transporte slido d. Seleccin del tipo de estructura.e. Geometra de la estructura a construir, y f. Condiciones particulares de operacin y mantenimiento La Hidrologa constituye la informacin de base indispensable para el proyecto. Los objetivos del estudio hidrolgico son: Saber que en el ro va a transportar solidos que pueden ser perjudiciales para nuestro concreto.

El estudio de Transporte Slido sirve para conocer la cantidad y calidad de los sedimentos transportados por la corriente, tanto como material de fondo como en suspensin. Es conveniente recordar que el transporte slido es una manifestacin fluvial y depende de las caractersticas del ro y de la cuenca. Sin una comprensin clara del comportamiento fluvial y del transporte slido no es posible el diseo de una estructura de concreto armado bajo las condiciones. El conocimiento de la variabilidad del transporte slido, de las cantidades involucradas y de la granulometra son herramientas valiosas para el diseo.

2. CONDICIONES DE DISEO

Son varias las condiciones generales de diseo que debe cumplir una cimentacin de un puente, cualquiera que sea su tipo o caractersticas. Entre las principales estn las siguientes: a. Las condiciones geolgicas locales del rea sobre el cual se construir el puente REQUE, no es ms que el producto final de procesos tectnicos, movimientos orognicos y procesos de erosin e intemperismo a los que han estado sujeto las diferentes formaciones y/o depsitos que afloran en el rea de ubicacin del puente. por lo tanto, su disposicin, extensin lateral, vertical, caracterstica, propiedades mecnicas, fsicas, etc. se encuentran ntimamente ligada a su historial y evolucin geolgica. por lo cual constituye de vital importancia comprender su evolucin como dado que la superestructura llegara a formar parte de dicho medio y de no ajustarse a las peculiaridades de la geologa local podra verse afectado en su estabilidad y permanencia. b. Proveer un sistema para dejar pasar la avenida de los fenmenos naturales tales como el fenmeno del EL NIO que trae gran cantidad de slidos y material flotante.

c. Captar el mnimo de slidos y disponer de medios apropiados para su evacuacin. Muchas veces esta es la clave del diseo eficiente. d. Estar ubicada en un lugar que presente condiciones favorables desde el punto de vista estructural y constructivo.

III. DESCRIPCIN DE LAS CONDICIONES DE USO Y MEDIOAMBIENTALES DE LA ESTRUCTURA

Son numerosos los problemas que se presentan en el planeamiento de las Obras de puentes, debido principalmente a la interaccin estructura-naturaleza a los cuales se debern dar la mejor solucin de tal manera que se garantice la funcionalidad de dicha estructura.

CONDICIONES MEDIO AMBIENTALES

El clima en el rea del proyecto puede ser definido como de calor intenso en el da y que disminuye en la noche produciendo cierta sensacin de frio, as mismo durante tempranas horas de la maana se torna nublado. Este clima es de tipo desrtico subtropical donde las temperaturas promedio oscilan entre los 19 y 23 grados centgrados, con variacin de tipo seco y clido a semicalido. Las precipitaciones totales en el rea de proyecto representan el mnimo (23 mm) y se producen sobre todo en los meses de febrero y marzo.

Respecto al fenmeno del nio el de 1997- 1998 y el 2001 fueron unos de los ms fuertes hasta ahora conocidos, desarrollndose ms rpidamente y con mayores aumentos de temperatura que cualquier otro en registro. Fueron ms intensos aunque el Nio de 1982 -1983, con temperaturas entre 2y 5 grados Celsius por encima de lo normal.

El terreno a simple vista no es un suelo agresivo, se observa que es un terreno agrcola.

El agua que transporta el rio proviene de la precipitacin que ocurre en la cuenca transportando los slidos, tambin llamados sedimentos, provenientes de la erosin de la cuenca, y adems cuerpos extraos como rboles, plantas, basura y desperdicios los cuales van a producir un desgaste en la estructura. El manejo de los slidos es un asunto importante en el diseo de un pilar. En general, el pilar debe disearse de modo que no ingresen al sistema los slidos de mayor tamao.

Los ataque qumicos al concreto y al acero estn presentes por la presencia de materia inorgnica en el transporte del fluido. Para esto el concreto debe ser impermeable.

Inestabilidad fluvial e irregularidad de las descargas; estos, son problemas serios que se presenta frecuentemente en el diseo de un pilar y se originan en la presencia de eventos hidrolgicos extremos: a veces grandes avenidas y otras veces gran escasez de agua. Las grandes avenidas crean una serie de problemas hidrulicos y estructurales que deben ser debidamente evaluados ya que pueden lograr que la estructura construida sobre el lecho fluvial sea muy vulnerable. La escasez de agua tambin crea problemas, pues en esas oportunidades hay que captar gran parte, o la totalidad, del agua presente en el curso principal, lo que puede ser inconveniente.

La estructura de este pilar tambin est sometido a la accin abrasiva del agua mezclada con sedimentos transportados por la corriente, tanto como material de fondo como en suspensin. Y como se tiene de conocimiento la abrasin es un fenmeno ms destructivo que la erosin y para atenuar esto se tendr encuentra utilizar agregados con una buena resistencia al desgaste.

En el reconocimiento geolgico del lugar donde ser emplazado el pilar del puente existe la presencia de rocas intrusivas.

Aguas arriba de la ubicacin del puente (aproximadamente) en la margen izquierda, se observa afloramientos de rocas intrusivas pertenecientes al complejo intrusivo del batolito de la Costa a travs de la cordillera occidental los cuales son asociados a pequeos stocks que se encuentran como cerros testigos.

Esta unidad atraviesa toda la regin en estudio y constituye en el rea de influencia del proyecto de cuerpos intrusivos de adamelita y monzonita; esto son de naturaleza acida y se encuentran cortando a las unidades ms antiguas y consiguientemente son tipos de intrusivos grande emplazados en las fases terminales de la formacin del Batolito de la Costa por su ubicacin no tienen influencia directa en el estudio pero estos afloramiento fueron utilizados como banco de materiales para la conformacin de defensas ribereas (enrocado).

Las deformaciones que sufre la estructura se produce por la presin del agua o del suelo si este es un material como arcilla expansiva.

DESCRIPCIN DE LA ESTRUCTURA A DISEAR: PILAR

Las dimensiones de nuestro pilar ser a disear es de 3.70 m. de largo, 6.00 m. de alto y 0.60 m. de espesor.

Posee un recubrimiento de 7.5 cm.

Su armadura de acero, est formada por un sistema de mallas estas mallas poseen acero de refuerzo longitudinal de 3/4 @0.25 y acero transversal de @ 0.30 tambin posee varillas de refuerzo en los contornos de la estructura (de de 5/8).

El fc que se usar ser de una alta resistencia debido a las condiciones a las que se encuentra expuesta, siendo sta de 280 kg/cm2.

La composicin de la mezcla de concreto ser tal que demuestre buena consistencia plstica de acuerdo a las normas ASTM y el comite ACI para las condiciones determinadas en cada caso del vaceo y que garantice, despus del fraguado las exigencias de resistencia, durabilidad e impermeabilidad a las construcciones de concreto.

Para el vaciado del concreto se debe tener un severo control y debe evitarse las cangrejeras quedando rellenos todos los ngulos y esquinas del encofrado, tambin los refuerzos metlicos y piezas empotradas evitando segregacin del concreto; La colocacin del concreto se har con buggui.

Se usara un acero con un fy = 4200 kg/cm2 grado 60. Se debe tener especial cuidado en los encofrados deben ser estancos para evitar la prdida de lechada.

IV. ANLISIS DE PROBLEMA Para el estudio de un pilar de un puente es necesario tener en cuenta los siguientes factores:

LA GEODINMICA EXTERNA

Las condiciones de geodinmica externa estn controlados por los procesos hidrodinmicos generados por el rio Reque, el cual al presentar un cauce sinuoso, lecho llano con mrgenes tendidas es susceptible de generar procesos como:

Desborde e inundacin.El proceso de desborde se manifiesta principalmente ante el denominado fenmeno de El Nio , el cual peridicamente afecta el norte del Per y se manifiesta en grandes avenidas que tienden a inundar la unidad de terrazas y sobre todo en las reas de taludes bajos.

Erosin y socavacin Este proceso se desarrolla, tambin con la ocurrencia de grandes avenidas el cual es incrementado por la naturaleza deleznable de los materiales que conforman los taludes mrgenes y lechos del cauce que incrementan el poder erosivo del flujo de aguas y que se ha visto acentuado por la existencia de obstculos en el cauce (pilar central).

Otro de los problemas serios que se presenta frecuentemente en el diseo de un pilar en un puente se origina en la presencia de eventos hidrolgicos extremos: a veces grandes avenidas y otras veces gran escasez de agua. Las grandes avenidas crean una serie de problemas hidrulicos y estructurales que deben ser debidamente evaluados para as poder disear una estructura de mayor resistencia utilizando un tipo de concreto Con una resistencia especificada (para nuestra estructura de pilar de un puente necesitamos un FC: 210 kg/cm2.)Por lo general los ros transportan grandes cantidades de slidos, sea como Fondo (materiales como agregado fino , grueso) y estos en conjunto con el flujo de agua se comporta como un solo cuerpo con gruas que producen un fuerte abrasin en la estructura de concreto por lo que se debe realizar el ensayo de los ngeles para verificar la resistencia a la abrasin de nuestro agregado o de suspensin . Hay tambin muchos proyectos en los que la presencia de cuerpos extraos, como basura y desperdicios, causan un dao grande en las captaciones.

El Fenmeno de El Nio (FEN) es un fenmeno natural que representa para la ingeniera, la economa y las actividades humanas en general, una modificacin transitoria, eventualmente fuerte, y algunas veces desastrosa, del clima predominante en una parte importante del planeta. La costa peruana a sufrido en mayor o menor grado el impacto del Fenmeno de El Nio. Algunas estructuras han sido destruidas, otras han sufrido fuertes daos y han salido de servicio, y, muchas de ellas, han necesitado importantes reparaciones.

Tambin se debe tener en cuenta que para la estructura que haremos el diseo de mezclas tendremos que considerar un concreto durable e impermeable (esto debido al contacto que presenta la estructura con el agua) logrndolo con un aditivo, las materiales resistente al desgaste, con un tipo de cemento MS Portland, de moderado calor de hidratacin ya que en nuestra estructura se utilizara agregado grueso con tamao mximo nominal de de pulgada, por lo que al tener un agregado de pequeas dimensiones aumenta en calor de hidratacin y adems genera exudacin .

CONCLUSIONES

El tema de proyectar estructuras bajo aguas no es sencillo. Se requiere la consideracin de muchos aspectos entre los cuales estn los tericos, experimentales y Prcticos.

Debe tenerse presente que en el planeamiento, diseo, construccin, operacin y mantenimiento de un puente, la ingeniera civil tiene un papel muy importante, pues se emplea a plenitud.

Es importante tener la informacin necesaria del lugar antes de proceder a elaborar el proyecto, porque permite tener conocimiento ms real del lugar y de las condiciones a las que se encuentra sometido, as como el entorno en el cual se ve rodeado y se desenvuelve.

Se podr usar las aguas del ro Chancay. En todo caso se hara una anlisis qumico del contenido de sales y otros componentes agresivos que daen al concreto.

PLAN DE ACTUACIN

I. ENSAYOS NECESARIOS

1. GRANULOMETRA (ASTM C33)Ya que una adecuada granulometra de nuestros agregados nos permitir aportar a nuestro concreto una mayor manejabilidad, resistencia mecnica, etc.

2. CONTENIDO DE HUMEDAD FINO Y GRUESO (ASTM C 566-89)El suelo puede contener un grado de humedad lo cual est directamente relacionado con la porosidad de las partculas. La porosidad depende a su vez del tamao de los poros, su permeabilidad y la cantidad o volumen total de poros. Las partculas del suelo pueden pasar por cuatro estados, los cuales se describen a continuacin:

TOTALMENTE SECOSe logra mediante un secado al horno a 110C hasta que los agregados tengan un peso constante. (Generalmente 24 horas). PARCIALMENTE SECOSe logra mediante exposicin al aire libre. SATURADO Y SUPERFICIALMENTE SECO. (SSS). En un estado lmite en el que la muestra de suelo tienen todos sus poros llenos de agua pero superficialmente se encuentran secos. Este estado slo se logra en el laboratorio. TOTALMENTE HMEDOLa muestra de suelo est llena de agua y adems existe agua libre superficial.El contenido de humedad influye en las propiedades fsicas de una sustancia: en el peso, la densidad, la viscosidad, el ndice de refraccin, la conductividad elctrica y en muchas otras. Para determinar este contenido se utilizan tcnicas qumicas, termo gravimtricas o de desecacin.Este ensayo es de gran importancia que podramos saber si nos aporta agua a la mezcla.

3. PESO UNITARIO DEL AGREGADO (NTP 400.017-1977)Este valor es necesario para determinar la cantidad de agregado que puede ser acomodado en una mezcla de concreto.Se realizar atendiendo a:

PESO ESPECFICOEl suelo es el material de construccin ms abundante del mundo y en muchas zonas constituye, de hecho, el nico material disponible localmente. El ingeniero emplea el suelo como material de construccin y a la vez debe seleccionar el tipo adecuado de suelo, as como el mtodo de colocacin. A travs de la mecnica de suelos, se determinan sus propiedades fsicas y mecnicas de un suelo, como en este caso el PESO VOLUMTRICO. Propiedad de suma importancia para clasificar el suelo.Esta informacin nos permite hacer una relacin entre el peso de los agregados y el volumen que ocupa dentro de la mezcla se presentan de 2 formas:

PESO ESPECFICO Y ABSORCIN DEL AGREGADO GRUESO (NTP 400.021-1979)PESO ESPECFICO Y ABSORCIN DEL AGREGADO FINO (NTP 400.022-1979)

4. ABSORCINEsta informacin se requiere para balancear las necesidades de agua en la mezcla de concreto.

5. ABRASIN O DESGASTE DEL AGREGADO GRUESO (ASTM C-535) Esta es importante porque con ella conoceremos la durabilidad y la resistencia que tendr nuestro agregado frente a la accin erosiva del medio, mismas propiedades que aportar a la mezcla de concreto para la fabricacin de nuestro elemento a disear.

6. FINOS QUE PASA LA MALLA N200 DEL AGREGADO FINO (NTP 400.018-1977)Determinar el nmero de partculas no deseables en nuestro concreto. Tales como las arcillas, los limos, materia orgnica ya que estas produciran cambios volumtricos en nuestra estructura a realizar. Se debe verificar que estas partculas no sobrepasen lo estipulado por las normas tcnicas peruanas: NTP 400.024, NTP 400.013, NTP 400.015, NTP 400.023.

II. JUSTIFICACIN DE ALGUNAS CARACTERSTICAS DE LOS MATERIALES A USAR

1. PARA EL Fc:Se utilizar un concreto de alta resistencia con fc= 280 kg/cm2 para el diseo de nuestro elemento estructural, por ser estar este expuesto a un desgate continuo.

2. PARA EL TAMAO MXIMO NOMINAL

En general deber estar de acuerdo con las normas ASTM C-33-61T, y teniendo en consideracin que este debe ser 1/3 del peralte de losas, 1/5 de la menor dimensin de caras entre encofrados y del espacio libre mnimo entre barras de refuerzo, decidimos adoptar un tamao mximo de .

3. TIPO DE CEMENTO

Cemento Blanco Portland (se recomienda tipo II MS).

4. PARA LA RELACIN AGUA / CEMENTO

Se usar una relacin mxima de A/C = 0.5

5. PARA EL SLUMP Considerando un tipo de concreto masivo donde el revenimiento puede oscilar entre 2-5 cm, se decidi adoptar un asentamiento de 3.5 cm

6. EL AGUA PARA EL CONCRETO

Segn NTP 339.088 ser limpia y estar libre de cantidades perjudiciales de aceites, lcalis, sales, materiales orgnicos y otras sustancias que puedan ser dainas para el concreto.

ANEXOS

BIBLIOGRAFIA

ACI CAPITULO PERUANO. 2000. Normas para ensayos y materiales. ACI. CAPITULO PERUANO.2000. Normas en Construcciones en Concreto Estructural. Lima, Per. NORMAS PERUANAS DE ESTRUCTURAS.: E 060 (OBRAS PARA CONCRETO ARMADO )

AGENDA FOTOGRFICA

RELACION DE PLANOS

1. PLANO DE UBICACIN

2. PLANO DE CORTE Y ELEVACIN

3. PLANO DE DETALLE DE ELEMENTO A DISEAR

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